專(zhuān)利名稱(chēng)：噴淋頭電極總成和包含該噴淋頭電極總成的等離子體處理室的制作方法
噴淋頭電極總成和包含該噴淋頭電極總成的等離子體處理室本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2008年9月9日，申請(qǐng)?zhí)枮?00880121177. X，申請(qǐng)人為朗姆研究公司，名稱(chēng)為“噴淋頭電極總成和包含該噴淋頭電極總成的等離子體處理室”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體涉及等離子體處理，尤其涉及等離子體處理中使用的等離子體處理室和電極總成。等離子體處理裝置可用于通過(guò)各種技術(shù)處理襯底，包括但不限于，刻蝕、物理 氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、離子注入、抗蝕劑(resist)除去等。舉例來(lái)說(shuō)(而不是用限制的方式)，一種類(lèi)型的等離子體處理室包含上電極(通常被稱(chēng)為噴淋頭電極)和下電極。在這些電極之間建立電場(chǎng)以將處理氣體激勵(lì)到等離子態(tài)以處理反應(yīng)室中的襯底。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供ー種包含熱控制板、硅基噴淋頭電極和緊固硬件的電極總成，其中該硅基噴淋頭電極包含在該硅基噴淋頭電極的背部中形成的多個(gè)部分缺口和位于該部分缺口中的背部插入件。該熱控制板包含被配置為允許緊固硬件進(jìn)入(access)該背部插入件的緊固硬件通道。該緊固硬件和該背部插入件被配置為保持該熱控制板和該娃基噴淋頭電極的哨合并允許該熱控制板和該娃基噴淋頭電極的拆卸，在拆卸過(guò)程中隔離該硅基噴淋頭電極的該硅基電極材料與該緊固硬件免于摩擦接觸。相應(yīng)于本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，提供ー種包含真空源、處理氣體供應(yīng)、等離子體電カ供應(yīng)、襯底支座和上電極總成的等離子體處理室,其中該上電極總成被制造為包括本發(fā)明的ー個(gè)或多個(gè)方面。相應(yīng)于本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式，提供ー種包含熱控制板、娃基噴淋頭電極和緊固硬件的電極總成，其中該硅基噴淋頭電極包含在該硅基噴淋頭電極的背部中形成的多個(gè)螺紋部分缺ロ。該熱控制板包含被配置為允許緊固硬件進(jìn)入該螺紋部分缺ロ的緊固硬件通道且該緊固硬件沿著該硅基噴淋頭電極的背部嚙合該螺紋部分缺ロ。


結(jié)合附圖，閱讀下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說(shuō)明，可以更好的理解本發(fā)明，其中同類(lèi)的結(jié)構(gòu)用同類(lèi)的參考標(biāo)號(hào)表示，且其中圖I是包含本發(fā)明的實(shí)施方式的特定方面的等離子體處理室的示意圖；圖2是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的噴淋頭電極的背部的俯視圖；圖3是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的噴淋頭電極的一部分的橫截面示意圖；圖4是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的噴淋頭電極的背部和厚度尺寸的等比示意圖；圖5是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，包括緊固硬件的電極總成的橫截面示意圖6、7、8A和9是依照本發(fā)明的ー些替代實(shí)施方式，包括緊固硬件的電極總成的一部分的橫截面示意圖；圖8B和8C是為了闡明圖8A中描繪的主題的結(jié)構(gòu)和操作而展示的示意圖；圖10和11描繪了依照本發(fā)明的進(jìn)ー步的替代實(shí)施方式的電極總成的緊固硬件和補(bǔ)充機(jī)加工部分。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各個(gè)方面是以等離子體處理室10為背景描繪的，其在圖I中只是示意性地進(jìn)行描繪以避免將本發(fā)明的思想限定于特定的等離子體處理配置或元件，這些配置或元 件可能不是本發(fā)明的主題的組成部分。如圖I中大體描繪的，等離子體處理室10包含真空源20、處理氣體供應(yīng)30、等離子體電カ供應(yīng)40、襯底支座50 (包括下電極總成55)和上電極總成100。參考圖2-5，描繪了依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的上電極總成100。通常，電極總成100包含緊固硬件60、定位銷(xiāo)66、熱控制74板70、娃基(silicon-based)噴淋頭電極80和位于熱控制板70的前部和硅基噴淋頭電極80的背部82之間的導(dǎo)熱墊圈75。更具體地說(shuō)，熱控制板70包含背部72、前部74和被配置為將處理氣體導(dǎo)向熱控制板70的前部74的一個(gè)或多個(gè)處理氣體通道76。盡管本發(fā)明不限于特定的熱控制板材料或處理氣體通道配置，然而注意到，合適的熱控制板材料包括鋁、鋁合金或類(lèi)似的導(dǎo)熱體。還注意到，設(shè)計(jì)可以基于各種教導(dǎo)，包括但不限于公開(kāi)號(hào)為2005/0133160的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)。該硅基噴淋頭電極80包含背部82、前部84和從該硅基噴淋頭電極80的背部82延伸到該硅基噴淋頭電極80的前部84的多個(gè)噴淋頭通道86。硅基噴淋頭電極80進(jìn)ー步包含在電極80的背部82中形成的多個(gè)部分缺ロ 88。如圖5所示，部分缺ロ 88在缺ロ 88和電極80的前部84之間留下了厚度為X的硅基電極材料。背部插入件(inserts)90位于沿電極80的背部82的該部分缺口中。缺ロ 88和噴淋頭電極80的前部84之間的硅基電極材料通過(guò)將該背部插入件90和緊固硬件60與等離子體室10中的活性組分隔離，有助于最小化等離子體處理室10中的潛在污染源。為了幫助保證上述隔離可以在電極80的整個(gè)壽命期間得以保持，厚度X優(yōu)選地至少為大約0. 25厘米或，換句話(huà)說(shuō)，至少為硅基噴淋頭電極80的總厚度的大約25%。參考圖I，通過(guò)將熱控制板70和硅基噴淋頭電極80配置為限定氣密等離子體隔板65從而等離子體處理室10的抽空部15內(nèi)的氣體和活性組分不會(huì)接觸緊固硬件60和該插入件，可以增強(qiáng)該隔離。限定等離子體隔板65的特定方式可以根據(jù)熱控制板70和噴淋頭電極80的各自的配置而改變?？梢灶A(yù)料，在大多數(shù)情況下，形成熱控制板70和噴淋頭電極80的各自的材料將限定該隔板的大部分。另外，可以預(yù)料，各種密封件可用于增強(qiáng)該隔板，特別是在熱控制板70和噴淋頭電極80彼此交界處以及與等離子體處理室10的其它元件的交界處。參考圖5，背部插入件90和緊固硬件60與等離子體室10中的活性組分的上述隔離可以通過(guò)將背部插入件90在部分缺ロ 88中定位為它們相對(duì)于硅基噴淋頭電極80的背部82被嵌入(inset)或至少齊平(flush)而被進(jìn)一歩增強(qiáng)。類(lèi)似地，緊固硬件60可以被置于熱控制板70中的緊固硬件通道78中從而它相對(duì)于熱控制板70的背部72被嵌入或至少齊平。除了處理氣體通道76之外，熱控制板70包含緊固硬件通道78，緊固硬件通道78被配置為允許緊固硬件60進(jìn)入位于沿著硅基噴淋頭電極80的背部82的部分缺ロ 88中的背部插入件90。熱控制板70和硅基噴淋頭電極80可以使用緊固硬件60和背部插入件90嚙合起來(lái)。在嚙合狀態(tài)時(shí)，熱控制板70的前部74面對(duì)硅基噴淋頭電極80的背部82，而硅基噴淋頭電極80中的噴淋頭通道86對(duì)準(zhǔn)熱控制板70中的處理氣體通道76。另外，緊固硬件通道78對(duì)準(zhǔn)位于沿著電極80的背部82的部分缺ロ 88中的背部插入件90。因此，緊固硬件60可以貫穿熱控制板70中的緊固硬件通道78并嚙合背部插入件90，該背部插入件90位于沿著電極80的背部82的部分缺ロ 88中。

緊固硬件60和背部插入件90被配置為保持熱控制板70和硅基噴淋頭電極80的嚙合。另外，緊固硬件60和背部插入件90被配置為允許熱控制板80和噴淋頭電極80的拆卸。在圖5所示的實(shí)施方式，以及本文所述的其它實(shí)施方式中，硅基噴淋頭電極80的硅基電極材料在嚙合和拆卸過(guò)程中被背部插入件90的相對(duì)有彈性的材料隔離而不與緊固硬件60摩擦接觸。由背部插入件90提供的這種隔離用于消除緊固硬件60對(duì)硅基電極材料的磨損(這是等離子體室10中的污染源)。背部插入件90的彈性還允許熱控制板70和硅基噴淋頭電極80的可重復(fù)的非破壞性的嚙合和拆卸。盡管可以選擇各種材料以形成背部插入件90，包括熱塑料或其它的種類(lèi)的塑料、合成橡膠、陶瓷、金屬或具有材料的復(fù)合層的插入件，然而，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，該背部插入件包含大量的聚醚醚酮(PEEK)，其被配置并制造為背部插入件90的硬度不超過(guò)硅基電極材料的硬度。其它備選材料包括，但不限干，Delrm 或其它縮醛樹(shù)脂工程塑料，其被配置為填充或非填充同聚物或共聚物、尼龍、聚四氟こ烯(PTFE)或其組合。盡管熱控制板70和硅基噴淋頭電極80可以用與本發(fā)明的思想相一致的各種方式哨合，在圖5和7-11中所不的實(shí)施方式中，背部插入件90可以被配置作為在娃基噴淋頭電極80的背部82中形成的部分缺ロ 88中的錨。更具體地說(shuō)，在圖5的實(shí)施方式中，通過(guò)在硅基電極材料中提供螺紋部分而將背部插入件90固定(anchored)在該部分缺口中。插入件90在位吋，緊固硬件60 (例如它可以包含螺紋螺絲或螺栓)嚙合背部插入件90以將噴淋頭電極80固定到熱控制板70。在圖7的實(shí)施方式中，背部插入件通過(guò)粘合劑被固定在該部分缺口中。在圖8A-8C所示的實(shí)施方式中，部分缺ロ 88被機(jī)加工為包含底切部89，而通過(guò)將該插入件90插入缺ロ 88并將其轉(zhuǎn)入部分缺ロ 88的底切部89中而將背部插入件90固定在部分缺ロ 88中。參考圖9，注意，背部插入件90可以被配置為包含背部延長(zhǎng)部92的立柱，該背部延長(zhǎng)部92被配置為延伸到熱控制板70中的緊固硬件通道78之一中。在那種情況下，緊固硬件60被配置為例如經(jīng)由螺紋嚙合進(jìn)入緊固硬件通道78中的背部插入件90的背部延長(zhǎng)部92。在本文公開(kāi)的使用ー個(gè)或多個(gè)背部插入件90的任何實(shí)施方式中，保證緊固硬件60、背部插入件90和部分缺ロ 88被配置為在熱負(fù)載(thermal loading)過(guò)程中，在緊固硬件60和背部插入件90在嚙合狀態(tài)時(shí)，背部插入件能夠在部分缺口內(nèi)與該緊固硬件一起移動(dòng)而不從該缺ロ撞出通常是有利的。例如，參考圖10-11中所示的本發(fā)明的實(shí)施方式，其中描述了參考圖8A-8C描述的底切實(shí)施方式的改進(jìn)，背部插入件90具有接頭(tab) 95，其被配置為補(bǔ)充在噴淋頭電極80的電極材料中形成的底切部分89。可以通過(guò)將接頭95與電極80中相應(yīng)的凹槽85對(duì)準(zhǔn)，將插入件90插入缺ロ 88中并旋轉(zhuǎn)插入件90(如由凹槽85限定)，而將插入件90固定于缺ロ 88中。在圖10和11的實(shí)施方式中，通過(guò)提供圍繞插入件90的埋入端96的更小的直徑部94的彈黃可以將摘入件90以彈黃負(fù)載狀態(tài)固定在缺ロ 88中，而摘入件90的外徑尺寸和接頭95的大小和形狀都被選擇以允許在彈簧負(fù)載狀態(tài)下插入件90在部分缺ロ 88中移動(dòng)。因此，在等離子體處理中通常出現(xiàn)的熱負(fù)載過(guò)程中，背部插入件90可以在部分缺ロ 88內(nèi)與緊固硬件60 —起移動(dòng)而不從缺ロ 88撞出，也不會(huì)降低緊固硬件60和插入件90的嚙
ム
ロ o
本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)到，與缺ロ 88附近的電極材料的任何磨擦接觸都可能在等離子體處理室10中形成潛在污染源。相應(yīng)地，在背部插入件90根據(jù)本發(fā)明被配置為用于用螺絲刀或其它潛在磨擦工具進(jìn)行安裝或拆卸的情況下(如圖10-11的實(shí)施方式的情況下)，可以料到，背部插入件90的狹槽傳動(dòng)頭可以在該槽的邊緣有橫向遮蔽部98或其它嚙合部，拆卸工具可以與該嚙合部配對(duì)。更一般地說(shuō)，背部插入件90可包含ー個(gè)或多個(gè)橫向遮蔽部98，其被配置為允許工具在其工具嚙合部嚙合該背部插入件而不延伸突出該插入件的邊緣，在該處它可以與該電極材料中的缺ロ的內(nèi)徑進(jìn)行接觸?？梢允褂酶鞣N彈簧負(fù)載配置以減少緊固硬件60因?yàn)樵诘入x子體處理過(guò)程中帶來(lái)的熱負(fù)荷帶來(lái)的應(yīng)カ而變得松開(kāi)的任何趨勢(shì)。例如，圖5-7描繪了ー種用于提供熱控制板70和娃基噴淋頭電極80的彈簧負(fù)載卩齒合的配置。在圖5和7中，背部插入件90被配置為在噴淋頭電極80的背部82中形成的部分缺ロ 88之一中的錨，且緊固硬件60包含彈簧負(fù)載墊圈62形式的彈簧元件，該彈簧負(fù)載墊圈62被配置為對(duì)抗當(dāng)緊固硬件60進(jìn)入背部插入件90時(shí)提供的嚙合力。在圖6中，該背部插入件被略去，以利于與電極材料中的螺紋孔的直接螺紋嚙合。替代地，如圖9所示，該彈簧元件可以作為螺旋彈簧64提供，該螺旋彈簧64圍繞緊固硬件通道78中緊固硬件60的縱向延長(zhǎng)部排列。盡管此處以硅基電極材料(比如單晶硅、多晶硅、氮化硅和碳化硅)為背景描述了本發(fā)明的各種思想，然而應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可用于各種背景，包括其中硅基電極材料包含碳化硼、氮化鋁、氧化鋁或其組合的那些背景。另外，可以預(yù)料，硅基噴淋頭電極80可以以各種配置呈現(xiàn)而不背離本發(fā)明的范圍，包括但不限于，單片、環(huán)形噴淋頭配置或包含環(huán)形中心電極和圍繞該中心電極的圓周排列的ー個(gè)或多個(gè)周邊電極的多元件、環(huán)形噴淋頭配置。注意，此處對(duì)于被“配置”為以特定方式具體體現(xiàn)特定特性或功能的本發(fā)明的元件的敘述是結(jié)構(gòu)上的敘述而不是對(duì)預(yù)定用途的敘述。更準(zhǔn)確地說(shuō)，此處對(duì)ー個(gè)元件被“配置”的方式的指示表示該元件的現(xiàn)有物理狀態(tài)以及，同樣地，應(yīng)被當(dāng)作該元件的結(jié)構(gòu)特性的明確敘述。注意，在此處使用的類(lèi)似“優(yōu)選地” “公共的”和“通常”的術(shù)語(yǔ)不被用來(lái)限制用權(quán)利要求表示的本發(fā)明的范圍或被用來(lái)暗示某些特征對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的、必要的、甚至是重要的。相反，這些屬于僅僅意在說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的特定方面或?yàn)榱藦?qiáng)調(diào)在本發(fā)明的ー個(gè)特定實(shí)施方式中可能用到或可能不會(huì)用到的替代的或附加的特征。為了描述和限定本發(fā)明的目的，注意，本文使用術(shù)語(yǔ)“大約”是為了表示固有的不確定度，其可歸因于任何數(shù)量比較、值、測(cè)量值或其它表示。本文使用該術(shù)語(yǔ)表示與所稱(chēng)參考值有差異而又不會(huì)導(dǎo)致所討論的主題的基本功能的變化的數(shù)量表示的度。通過(guò)參考具體實(shí)施方式
，詳細(xì)地描述了本發(fā)明，顯然，在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下的修改和變形是可能的。更準(zhǔn)確地說(shuō)，盡管本發(fā)明的ー些方面在此處被確定為優(yōu)選的或特別有利的，然而可以預(yù)料，本發(fā)明不必限于本發(fā)明的這些優(yōu)選方面。注意，所附權(quán)利要求中的ー項(xiàng)或多項(xiàng)中使用了術(shù)語(yǔ)“其中”作為連接用語(yǔ)。為了限 定本發(fā)明的目的，注意，這個(gè)術(shù)語(yǔ)是作為開(kāi)放性連接用語(yǔ)引入權(quán)利要求中的，該連接用語(yǔ)用于引入對(duì)該結(jié)構(gòu)的一系列特征的敘述并且應(yīng)當(dāng)以與開(kāi)放性起語(yǔ)“包含”類(lèi)似的方式解讀。
權(quán)利要求
1.一種娃基噴淋頭電極，其包含 背部、前部和從該硅基噴淋頭電極的背部延伸到該硅基噴淋頭電極的前部的多個(gè)噴淋頭通道，其中所述硅基噴淋頭電極包含單晶硅；和 沿著該硅基噴淋頭電極的背部在該單晶硅中形成的多個(gè)部分缺口，該多個(gè)部分缺口在每一個(gè)該多個(gè)部分缺口和該硅基噴淋頭電極的前部之間留下一定厚度的單晶硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅基噴淋頭電極，其中，所述硅基噴淋頭電極進(jìn)一步包含位于沿著該硅基噴淋頭電極的背部的該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)的背部插入件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基噴淋頭電極，其中，所述背部插入件的硬度不超過(guò)該單晶硅的硬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件包含聚醚醚酮(PEEK)，該聚醚醚酮被配置和制造為該背部插入件的硬度不超過(guò)該單晶硅的硬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件位于該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)，以便該背部插入件相對(duì)于該娃基噴淋頭電極的背部被嵌入。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件包含工具嚙合部和被配置為允許工具嚙合該背部插入件而不延伸超出該插入件的邊緣的一個(gè)或多個(gè)橫向遮蔽部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件被配置為在該硅基噴淋頭電極的背部中形成的該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)中的錨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件包含接頭，該接頭以插入并旋轉(zhuǎn)的方式補(bǔ)充在該單晶硅中形成的底切部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件以彈簧負(fù)載狀態(tài)固定在該多個(gè)缺口中的一個(gè)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件的外徑尺寸和該接頭的大小和形狀以允許該插入件在彈簧負(fù)載狀態(tài)時(shí)在該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)中移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件通過(guò)在該單晶硅中形成的螺紋部分固定在該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅基噴淋頭電極，其中，該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)包含底切部，且該背部插入件固定在該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)中，以便該背部插入件至少部分延伸到該多個(gè)部分缺口中的一個(gè)的該底切部分中。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅基噴淋頭電極，其中，該背部插入件為包含背部延長(zhǎng)部的立柱。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的娃基噴淋頭電極，其中，每一個(gè)該多個(gè)部分缺口和該娃基噴淋頭電極的前部之間的單晶硅的厚度至少是約O. 25厘米。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的娃基噴淋頭電極，其中，每一個(gè)該多個(gè)部分缺口和該娃基噴淋頭電極的前部之間的單晶硅的厚度至少是該硅基噴淋頭電極的總厚度的約25%。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅基噴淋頭電極，其中，所述硅基噴淋頭電極是單片、環(huán)形嗔淋頭。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅基噴淋頭電極，其中，所述硅基噴淋頭電極是包含環(huán)形中心電極和圍繞該中心電極的圓周排列的一個(gè)或多個(gè)周邊電極的多元件、環(huán)形噴淋頭。
全文摘要
本發(fā)明大體涉及等離子體處理，尤其涉及等離子體處理中使用的等離子體處理室和電極總成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種包含熱控制板、硅基噴淋頭電極和緊固硬件的電極總成，其中該硅基噴淋頭電極包含在該硅基噴淋頭電極的背部中形成的多個(gè)部分缺口和位于該部分缺口中的背部插入件。該熱控制板包含被配置為允許緊固硬件進(jìn)入該背部插入件的緊固硬件通道。該緊固硬件和該背部插入件被配置為保持該熱控制板和該硅基噴淋頭點(diǎn)擊的嚙合并允許該熱控制板和該硅基噴淋頭電極的拆卸，在拆卸過(guò)程中隔離該硅基噴淋頭電極的該硅基電極材料與該緊固硬件，免于摩擦接觸。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102766855SQ20121027373
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者喬恩·科爾, 喬治·迪爾克斯, 蘭德?tīng)枴·哈丁, 拉金德?tīng)枴さ滦恋滤_, 杜安·萊特爾, 格雷格·貝當(dāng)古, 約翰·佩格, 羅杰·帕特里克, 莎倫·斯賓塞, 阿列克謝·馬拉赫塔諾夫 申請(qǐng)人:朗姆研究公司